便携式手持打印扫描刷的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种便携式手持打印扫描刷，该设备包括运算控制器、打印定位器、打印控制器、通信器、打印装置和扫描装置；无走纸系统；运算控制器与通信器、定位传感器、打印驱动器和扫描装置分别连接，用于控制各组成部件协调工作以完成打印或扫描。本实用新型提供的技术方案使得设备体积小、重量轻，便于携带和手持操作；可以和智能终端配合使用，可自主开发增添丰富的功能；工作时不需把纸张放进设备内部进行打印或扫描，使得操作幅面大大增加，且不受介质几何尺寸、质地、形状等的限制，可适用于自动填表、艺术打印、快速复制或快速扫描等特殊需要。
【专利说明】便携式手持打印扫描刷
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子电路及人机交互设计领域，涉及一种便携式打印扫描装置，尤其涉及一种便携式手持打印扫描刷，该打印扫描刷可与智能终端配合，通过手持运动进行图样采集和打印输出。
【背景技术】
[0002]目前，打印技术往往是通过打印机实现的。一方面，普通打印机一般具有体积大、重量重、机械动力打印、需要把待打印物体放入打印机内部打印和需要外界电源等特点?’另一方面，便携式打印机，如拍立得，一般也需要将待打印物体放入打印机内部进行打印，其打印范围小，打印介质和打印范围均受限制。因此，现有的打印机因其仅能适用于纸面、体积大和重量大，在实际生产生活的很多场景，如填写表格、物流管理、作标签、手机照片打印等情形，对打印介质、打印幅面、打印数据来源以及打印效果等方面对打印技术有更高的要求，现有打印机不能满足需要，难以适用。
[0003]除此之外，扫描技术往往是通过扫描仪或具有扫描功能的复印机等来实现的。扫描仪、复印机也具有体积大、重量重、机械动力打印、需要把待扫描物体放入扫描仪内部、需要外接电源等特点，而其扫描幅面也往往受到扫描仪几何尺寸的限制，对于被扫描物品的三维形状也有较高的要求(否则塞不进扫描仪)。在现实生活中的许多场景，如即时扫描(需要便携性)、扫描某一三维物品特定曲面上的图样等情形，对被扫描物品介质、尺寸，操作人员手法等都有较高的要求。现有扫描仪不能满足要求，难以适用。
实用新型内容
[0004]为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供一种便携式手持打印扫描刷，该打印扫描刷没有走纸系统；包括运算控制器、通信器和定位传感器，还包括打印装置和扫描装置中的任一种或两种，其组成部件的连接具体为:
[0005]运算控制器:与通信器和定位传感器连接，还与打印驱动器和扫描装置中的一种连接，或和打印驱动器与扫描装置分别连接，用于通过运算获得打印扫描刷的工作状态，调整打印扫描刷的工作参数，控制各组成部件协调工作以完成打印或扫描工作；
[0006]通信器:用于打印扫描刷与智能终端进行便捷通讯，一方面通过通信器从智能终端获得待打印信息，再传输给运算控制器；另一方面将扫描装置所返回的信息经过处理以后传输给智能终端，计算出扫描图样；
[0007]定位传感器:用于通过获取打印扫描刷在平面上的坐标和方向来进行定位，并将获得的位置信息传给运算控制器；
[0008]打印驱动器:分别和运算控制器与打印装置连接，通过接收运算控制器输出的信号，输出驱动信号给打印装置，对打印装置进行驱动，控制打印装置执行打印动作；
[0009]扫描装置:用于即时向运算控制器返回扫描的图样信息；
[0010]打印装置:用于按照打印驱动器的驱动信号执行打印动作。
[0011]上述便携式手持打印扫描刷，其中:
[0012]该打印扫描刷没有走纸系统，体积小、重量轻，体积约为100X 100X 100mm3，重量约为几百克；
[0013]该打印刷扫描的运算控制器有多种，只要是运算能力足够、功耗及成本较低即可，可选用ATMEL公司的ATMega2560芯片、TI公司的AM335x芯片或TM4C系列Cortex_M4f芯片；在本实用新型一实施例中，运算控制器为TM4C系列Cortex-M4f芯片，能够满足较低成本、极低功耗并提供足够的性能；
[0014]通信器通过蓝牙2.0与4.0或者WiFi与智能终端进行通讯；兼顾低功耗、高速度、适用于多平台的需求，本实用新型一实施例中采用蓝牙4.0用于与智能终端进行通讯的通信；具体地，采用CC254x芯片模拟串口，与主控芯片进行通讯。
[0015]本实用新型可将多种不同性能与返回值类型的传感器进行组合作为定位传感器，用这样的方式定位可以发挥多传感器的优势，互相纠正错误，从而提高定位准确度；在本实用新型一实施例中，定位传感器为两个光电传感器，用于实现三自由度的定位；
[0016]打印驱动器为副控芯片；在本实用新型一实施例中，打印驱动器为CD4067或ALN2803芯片，用于提供低功耗和高速度的驱动电路；
[0017]优选地，本实用新型的打印装置为由低压电路驱动的墨盒，用于实现喷墨打印。扫描装置为线性(XD。
[0018]本实用新型的有益效果:
[0019]与现有打印机相比，本实用新型提供的便携式手持打印扫描刷的有益效果主要是:
[0020](一)该便携式手持打印刷没有走纸系统，体积小、重量轻，体积约为100 X 100 X 10mm3,重量约为几百克；
[0021](二)工作时不需把纸张放进打印机内部进行打印，这使得打印幅面大大增加，且不受打印介质大小、质地等的限制，特别地，便携式手持打印刷还可以在特殊介质如书脊上、门上、墙上打印；进行扫描工作时，不需把待扫描物品放进扫描仪内部进行扫描，这使得可被扫描的幅面大大增加，且不受待扫描物品三维尺寸、曲面曲率等的限制，特别地，便携式手持打印扫描刷可以在特殊介质如书脊上、门上、墙上进行扫描；
[0022](三)工作时可以和智能终端如手机配合使用，可用手机即时输入文本并打印，或用手机拍照后立刻打印；进行扫描工作时，可以和智能终端如手机配合使用，可用打印扫描刷扫描特定图样，在手机中形成电子版图样，再在手机中进行处理；
[0023](四)可以实现复制图样功能，通过手持该装置进行扫描，还可将扫描后的图样进行打印，实现复制功能；
[0024](四)可以实现填表功能，工作时，由打印扫描刷的定位传感器进行定位并对齐指定打印区域，继而在表格间对齐行和列进行打印，实现打印表格的效果；
[0025](五)可以实现艺术打印，因为只有刷过的区域会被打印，所以可以通过手动控制打印路径而实现特定区域内的打印，可以实现艺术效果；
[0026](六)使用有趣，可以与智能终端配合使用，用户可进行自主开发增添更加丰富的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图，通过实施例进一步描述本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型的范围。
[0029]本实施例的技术方案充分利用了光电导航传感器定位技术、热喷墨打印技术、便携式打印扫描刷与手机互通联结技术以及人机交互设计技术。其中，为实现便携式打印扫描刷与手机互通联结，本实施例设计了 1s应用程序iPrint让信息能够直接由现在最常用最方便的智能信息中心手机直接发送到打印扫描刷，其中完全不需要驱动安装等繁琐工作，极大地方便了用户的使用。此外，为了实现便携式打印扫描刷的设计可以及时根据用户使用信息进行反馈，建立了使用该便携式打印扫描刷时的人体模型，并建立了反映用户使用信息的数据库，通过统计学知识利用用户反馈的信息进行人机交互设计，为打印刷的结构设计诸如传感器的位置排布、墨盒的摆放等，及可靠性分析诸如使用寿命的估计、减小错误使用的损害等，提供数据支持和依据。
[0030]通过对日常生活合理的观察和有效的数据分析，发现人们使用打印产品时倾向于选择灵活的打印机制和使用灵活的方式打印，因此，本实用新型提供的打印刷在打印速度、离纸高度、打印机尺寸与大小都是经过精确计算与设计的。
[0031]图1为本实施例的结构框图，本实施例中，便携式手持打印刷无走纸系统，包括以下组成部件:电源、运算控制器(为主控芯片)、打印定位器、打印控制器(为副控芯片)、通信部件、打印装置(为喷墨打印头)和扫描装置，另外还包括电源；其中:
[0032]电源用于为该便携式手持打印刷提供20V的驱动电压，为I/O电路提供3.3V的电压。
[0033]打印定位器包括至少两个二维定位传感器，用于获取打印机在平面上的坐标和方向，本实施例使用鼠标光电传感器和加速度计陀螺仪相结合的方式以提高精度。
[0034]打印控制器的主要功能为控制喷墨打印头，在运算控制器输出I/O信号后，驱动器即时地根据信号进行驱动，以使喷墨打印头执行打印动作。
[0035]运算控制器(主控芯片)有许多种选择，只要是运算能力足够、功耗及成本较低即可，在具体实施中，可选用ATMEL公司的ATMega2560芯片、TI公司的AM335x芯片或TM4C系列Cortex-M4f芯片；在本实施例中，运算控制器为TM4C系列Cortex_M4f芯片，能够满足较低成本、极低功耗并提供足够的性能。
[0036]打印控制器的功能是驱动和控制墨盒打印头，本实施例采用副控芯片来实现驱动功能。由于墨盒需要高电流高电压进行驱动，在主控芯片输出I/o信号后，要即时地进行调压、以使墨盒执行打印动作。本实施例采用⑶4067和ALN2803芯片实现低功耗和高速度的驱动电路。
[0037]本实施例中采用蓝牙4.0，用于与智能终端进行通讯的通信，由于1S不能在用户级别直接通过程序操纵蓝牙2.0，而WiFi的适用范围不广。具体地，采用CC254x芯片模拟串口，与主控芯片进行通讯。组装本实用新型时，需要测试运行状态、测试实际的数据传输速度并反馈给主控芯片。
[0038]打印定位器通过随时向主控芯片返回位置信息，即时地为主控芯片控制墨盒打印提供位置参考。打印定位器至少包括两个二维定位传感器，用于获取打印机在平面上的位置坐标和运动方向；用这样的方式定位可以发挥多传感器的优势，互相纠正错误，从而提高定位准确度；在本实用新型一实施例中，定位传感器为两个光电传感器，用于实现3自由度的定位；本实施例采用两个光电传感器，通过二者相结合的方式来互相纠正错误、提高定位准确度。在组装传感器前，需要按照已经设计好的用户需求测试每一个传感器的灵敏度、误差范围、工作环境、使用寿命，及时地把参数反馈给主控芯片，以用于主控芯片计算位置信息时候的校准。
[0039]本实施例采用墨盒来实现喷墨打印装置的功能；使用时，墨盒可以根据副控芯片的驱动，执行特定的打印动作，比如在线性的喷嘴中选择某些点进行打印或不打印，在特定位置留下打印痕迹等，从而实现特定图样的打印。由于墨盒是依靠控制每个喷墨点的两个接口电路间的电位差来喷墨的，因此在组装墨盒时，需要测试墨盒上每一个喷墨点的控制接口电路，并调试墨盒正常工作的电压差，由此确定控制电路所需要升高的电压，反馈给副控芯片，及时在副控芯片的电路上做出相应调整，以保证工作的稳定性。
[0040]本实例采用东芝公司的线性CCD来实现扫描装置的功能；使用时，在切换模式至扫描功能后，扫描装置可以及时地向运算控制器反馈扫描信息。在组装线性CCD时，需要测试线性CCD上每一个扫描点的反馈值，并调试线性CCD正常工作的返回值，由此确定主控芯片所收到的信号的特征，及时调整主控芯片的对策，以保证工作的稳定性。
[0041]本实用新型在组装时，首先确认各组成部件工作稳定正常，然后将全部组成部件进行联结，联结完成后，仍需要调试墨盒与传感器，将二者的工作状态反馈给两个芯片(主控芯片和副控芯片)进行校准，形成便携式手持打印刷。
[0042]本实施例采用1S客户端与便携式手持打印刷配合进行打印，便携式手持打印刷在工作时，包括以下步骤:
[0043]I)用户输入:用户在便携式手持打印刷1S客户端提供的输入界面中输入任意的数据
[0044]2)信息发送:1S客户端首先处理输入数据，将输入数据渲染成点阵，同时与便携式打印刷通信模块自动建立链接，通过蓝牙4.0，发送编码后的点阵数据。以上过程在一瞬间完成，提供流畅的体验和快速的响应。
[0045]3)信息接收:主控芯片通过蓝牙4.0接收到1S客户端的连接请求后，首先确认链接，然后接受客户端的点阵数据并保存在主控芯片中，等待用户的打印指令。
[0046]4)打印:打印装置首先记录当前的坐标位置，标记为坐标原点，然后进入一个指令循环，在这个循环中打印刷依次进行以下操作:
[0047]4.1)检查是否有客户端传来的终止打印信息；
[0048]4.2)读取当前位置传感器的数值；
[0049]4.3)计算当前相对坐标和方向；
[0050]4.4)取出主控芯片的内存中相应的点阵数据，并标记已打印；
[0051]4.5)输出墨盒信号,操控墨盒进行打印；
[0052]4.6)向客户端返回当前打印状态；
[0053]5)打印刷进行上述循环，当所有有打印数据的区域全部被墨盒覆盖或客户端发来终止操作时，结束打印过程。
[0054]6)扫描:扫描装置首先记录当前的坐标位置，标记为坐标原点，然后进入一个指令循环，在这个循环中依次进行以下操作:
[0055]6.1)检查是否已收到客户端传来的终止扫描信息，或者已检测不到中的“黑点”，如果已持续一定位移内均检测不到，则终止扫描过程；
[0056]6.2)读取当前位置传感器的数值；
[0057]6.3)计算当前相对坐标和方向；
[0058]6.4)检测当前位置坐标的扫描信息，并在该位置上标记已扫描；
[0059]6.5)向客户端返回当前扫描状态；
[0060]由于本实用新型提供的打印扫描刷在结构设计上没有走纸系统，大大减少其大小尺寸和重量，体积约为100 X 100 X 10mm3左右，重量约为几百克，便于携带，使用方便，且无需外置电源或计算机辅助，能与手机等移动设备终端进行通信，可以在多种不同界面上逐行或多行打印或扫描文字或图片等任意图样，打印扫描功能丰富。
【权利要求】
1.一种便携式手持打印扫描刷，其特征是，所述打印扫描刷没有走纸系统；包括运算控制器、通信器和定位传感器，还包括打印装置和扫描装置中的任一种或两种，各组成部件的连接具体为: 运算控制器:与通信器和定位传感器连接，还与打印驱动器和扫描装置中的一种连接，或和打印驱动器与扫描装置分别连接，用于通过运算获得打印扫描刷的工作状态，调整打印扫描刷的工作参数，控制各组成部件协调工作以完成打印或扫描工作； 通信器:用于打印扫描刷与智能终端进行便捷通讯，一方面通过通信器从智能终端获得待打印信息，再传输给运算控制器；另一方面将扫描装置所返回的信息经过处理以后传输给智能终端，计算出扫描图样； 定位传感器:用于通过获取打印扫描刷在平面上的坐标和方向来进行定位，并将获得的位置信息传给运算控制器； 打印驱动器:分别和运算控制器与打印装置连接，通过接收运算控制器输出的信号，输出驱动信号给打印装置，对打印装置进行驱动，控制打印装置执行打印动作； 扫描装置:用于即时向运算控制器返回扫描的图样信息； 打印装置:用于按照打印驱动器的驱动信号执行打印动作。
2.如权利要求1所述打印刷，其特征是，所述运算控制器为ATMEL公司的ATMega2560芯片、TI公司的AM335x芯片或TM4C系列Cortex_M4f芯片。
3.如权利要求1所述打印刷，其特征是，所述通信器通过蓝牙2.0、蓝牙4.0或WiFi与智能终端进行通讯。
4.如权利要求1所述打印刷，其特征是，所述定位传感器为多种传感器的组合，用于互相纠正错误，从而提高定位准确度。
5.如权利要求4所述打印刷，其特征是，所述定位传感器为两个光电传感器的组合，用于实现三自由度的定位。
6.如权利要求1所述打印刷，其特征是，所述打印驱动器为⑶4067或ALN2803芯片，用于提供低功耗和高速度的驱动电路。
7.如权利要求1所述打印刷，其特征是，所述打印装置为墨盒，用于实现喷墨打印。
8.如权利要求1所述打印刷，其特征是，所述扫描装置为线性CCD。
9.如权利要求1所述打印刷，其特征是，所述打印刷体积约为100X100X 100mm3，重量约为几百克，使其便于携带和手持扫描或打印。
【文档编号】B41J3/44GK203945816SQ201420280708
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】杨俊睿, 赵锦煦, 姜成昱, 赵经隆 申请人:杨俊睿